[发明专利]一种含有直线关节的机器人腿

说明书

本发明公开了一种含有直线关节的机器人腿，包括腿部本体，所述腿部本体内配合设置直线关节，所述直线关节包括主动部和从动部，所述从动部通过连接件与横向旋转动力装置连接，所述主动部运作带动从动部上下直线运动进而使腿部本体上下移动抬腿，横向旋转动力装置运转带动腿部本体前后向摆动。本发明的机器人腿将大腿、膝关节、小腿的组合方式整合为一个完整的直线运动关节，从而通过腿部的直线运动来代替常用的旋转运动，避免了支撑腿的屈膝动作，同时该机器人腿具有机构简单、易于维护及负重能力强的特点。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种含有直线关节的机器人腿。

背景技术

移动机器人的运动方式主要包括轮式、履带式、腿足式等，其中腿足式机器人在运动中只需要离散的落脚点而不需要连续的路径，因而较轮式和履带式机器人其具有更为优秀的灵活性和环境适应性。

目前常见的腿足机器人有美国波士顿动力公司的双足机器人“petman”、“Atlas”以及四足机器人“BigDog”、“LS3”，法国Aldebaran Robotics公司的双足机器人“NAO”,意大利技术研究院的四足机器人“HyQ”,日本本田公司的双足机器人“ASIMO”等。上述机器人腿部往往采用“肘式”或“膝式”结构，即有明显的大腿、膝关节、小腿等部件，区别仅是膝关节朝向身体前方弯曲还是身体后方弯曲。中国专利文献CN1883994A公开了一种拟人双足机器人人工腿，该腿膝关节采用四连杆结构并依靠驱动电机带动膝关节旋转。中国专利文献CN103407514A公布了一种四足仿生机器人腿，该腿含有两个旋转关节。中国专利文献CN101229826A公开了一种机器人的下肢机构，其特点在于采用平行四连杆机构实现了机器人大小腿的机构设计。中国专利文献CN103448828A公布了一种四足仿生机器人腿机构，该机构包含有肩关节、膝关节等旋转关节。

上述产品与发明所设计的机器人都模拟了人或动物的腿部结构，即有明显的大腿、膝关节、小腿，该种结构方式具有一定的仿生性，然而也导致了机器人在行走时支撑腿都有一定的屈膝动作，仿佛用扎马步或四足动物匍匐前进的方式行走，这种运动方式要求关节作动器需持续输出较大扭力来维持机体姿态，因而较行走时支撑腿靠腿部骨骼提供支撑力的直腿行走方式要耗费更大的能量。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种含有直线关节的机器人腿，采用直线关取代由大腿、膝关节、小腿组成的旋转关节，具有机构简单，易于维护，能量消耗低及负重能力强的特点。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种含有直线关节的机器人腿，包括腿部本体，所述腿部本体内配合设置直线关节，所述直线关节包括主动部和从动部，所述从动部通过连接件与横向旋转动力装置连接，所述主动部运作带动从动部上下直线运动进而使腿部本体上下移动抬腿，横向旋转动力装置运转带动腿部本体前后向摆动。

所述主动部为丝杠，所述从动部为带丝孔的滑块。

优选的，所述滑块还通过直线轴承与直线导轨相配合，直线导轨与丝杠相互平行。

所述丝杠和直线导轨均固定于支撑架上，所述支撑架与腿部本体的外壳固定连接。

优选的，所述直线导轨设置两条，两条直线导轨与丝杠相互配合呈等腰三角形。

或者，所述主动部为齿轮，所述从动部为齿条。

或者，所述主动部为液压元件，所述从动部为滑座。

所述腿部本体底部设置旋转关节，所述旋转关节与足部机构连接，控制足部机构俯仰角度。

所述旋转关节包括横向设置的动力装置，动力装置通过腿足连接件与足部机构连接，动力装置带动腿足连接件前后摆动进而调整足部机构的俯仰角度。